【微合金专访】马芳武:敢为人先,开拓未来

   日期:2019-02-01     来源:中国汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
2019(第二届)国际汽车轻量化材料连接技术研讨会
核心提示:《微合金化技术》杂志开展了汽车行业资深专家专访专题活动,本专题活动与中国汽车材料网联合实施,探讨中国汽车行业发展、轻量化新技术、新材料开发及应用等主题,力争促进我国汽车行业技术的进步和践行中国制造2025理念。本期我们有幸邀请到了FISITA副主席、吉林大学国家特聘专家——马芳武教授。
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  《微合金化技术》杂志开展了汽车行业资深专家专访专题活动,本专题活动与中国汽车材料网联合实施,探讨中国汽车行业发展、轻量化新技术、新材料开发及应用等主题,力争促进我国汽车行业技术的进步和践行中国制造2025理念。本期我们有幸邀请到了FISITA副主席、吉林大学国家特聘专家——马芳武教授。
 
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  马芳武教授
  
  汽车轻量化是提高汽车燃油经济性、节约能耗、减少污染的重要措施之一。目前世界各国相继推出极具挑战性的油耗标准,欧、美、日基本或已完成2020年乘用车燃料消耗量标准的制定,且2025年后的标准研究与制定已启动或列入规划。依据我国发布的《汽车轻量化技术路线图》,从现在到2020年实现国产汽车在2015年的基础上减重10%;从2020年到2025年实现国产汽车在2015年的基础上减重20%;从2025年到2030年实现国产汽车在2015年的基础上减重35%。汽车轻量化技术的发展还任重道远,需要高校与企业进一步合作探索。
  
  一、敢为人先,探索新材
  
  “马芳武教授”团队目前在汽车轻量化方面的研究主要集中在碳纤维和玄武岩纤维车辆结构件、覆盖件,微结构材料,生物基复合材料以及纳米连接技术上,马芳武教授就此展开了详谈。
  
  碳纤维和玄武岩复合材料:碳纤维复合材料是最具代表性的汽车新材料之一,具有轻质、高强等优异性能。目前,国内外对碳纤维理论及其在汽车上的实际应用进行了大量的探索和尝试,并取得了显著的效果,但是大型零部件集成设计、多材料一体化设计方法还存在广阔的研究空间。本团队在碳纤维复合材料在汽车零部件上的应用做了大量的研究,主要集中在碳纤维前机舱盖板、碳纤维B柱加强板、碳纤维防撞梁等。与此同时,我们团队也探索了碳纤维材料与玄武岩纤维材料的混合铺层方案,碳纤维/玄武岩纤维的混杂铺层可以在满足车用材料性能的前提下,提高零部件安全性能并且大幅度降低成本。
  
  微结构材料:微结构材料作为新型汽车结构材料,兼顾部件轻量化与高性能的需求。目前,国内外已对其进行了大量的理论研究,并在汽车保险杠、非充气轮胎上有所应用。但是在汽车复杂零部件一体化集成设计、整体高效成型与性能评价等关键技术方面仍需突破。近几年,本团队在微结构复合材料在汽车复杂零部件应用方面做了大量研究,着重解决微结构复合材料零部件设计、生产、应用等一系列共性关键技术。与美国密歇根大学(UM)合作致力于负泊松比微结构材料在汽车轻量化上的研究及产品开发,比如将负泊松比微结构防撞梁应用在一汽开发车上,同时在微结构-材料一体化优化设计方面有突破性进展。通过国家CSC联合培养和学术交流,培养了数名博士研究生,未来将一起推动微结构材料在汽车上的深入开发和应用。
  
  此外,由于微结构材料更高维度的设计特点,可将其与3D打印技术密切相连。我们团队与北京纳通集团合作,利用先进3D打印技术打印了一批内部填充微结构材料的汽车部件,包括汽车后视镜、汽车尾鳍等,并结合仿生的设计原理对外形进行设计,在满足结构性能前提下,进一步降低风阻系数,提高了空气动力性。
  
  纳米连接技术:单一材料的性能已不能满足技术要求,塑料与金属材料的连接问题得到越来越多研究者和企业的关注。传统的金属-塑料连接技术主要是通过黏结剂进行黏合,但是,大多数黏结剂在高温、强酸、强碱环境下容易脱黏,而且不同黏结剂对基体材料具有一定的选择性,常常伴随着挥发性有机化合物的释放,对环境有一定的污染。应用金属-塑料一体化成型技术,能够在满足使用强度的同时减少胶的质量,减少污染。该技术主要是通过将金属表面进行纳米处理,再将塑料与金属连接在一起,使之达到强度要求,既能减重又能达到环保的目的。本团队已经开展了铝合金与聚乳酸材料连接的相关研究以及一系列的试验,取得了很好的效果,并在吉林大学青岛汽车研究院立项与日本的研发团队合作对其进行深入研究。
  
  生物基复合材料:生物基材料是指用可再生原料通过生物转化获得生物高分子材料或单体,然后进一步聚合形成的高分子材料。生物基材料主要来源于植物,是可以完全生物降解的天然材料。国家政策不断向生态设计、绿色制造侧重,品质最优逐渐成为现代汽车产品的导向,绿色汽车、生态汽车也成为主机厂的重要发展目标之一。近几年团队与纳通集团和中国科学院长春应用化学研究所合作,开发符合汽车产品需求的生物基复合材料,并取得较大进展。应用生物基材料与天然纤维复合可以减少石油基原料的应用,提高汽车产品的回收利用率,使汽车产品逐渐生态化和绿色化。
  
  二、大鹏一日同风起,扶摇直上九万里
  
  人工智能、互联网技术的迅速发展给现代社会带来了翻天覆地的变化,各项高新技术不断应用革新,传统的全地形车以及纯机械设备已经很难满足全地形资源勘探、极地考察、精准农业、工业运输等功能,因此无人化全地形车得到了蓬勃的发展。无人化全地形车是一种融合了人工智能技术的全天候智能车,具有机动性能好,环境适应性强、智能程度高等优点,这使其在科考、农业、工业、服务业等领域有广泛的应用前景,目前无人化全地形车与智能机器人之间的界限越来越模糊。世界各主要国家都在大力开展相关技术攻关,无人化全地形车呈现出方兴未艾的发展势头。
  
  吉林大学“马芳武”团队依托国家自然基金与国家重点研发计划等国家级项目对智能全地形车进行深入研究,主要涉及以下几个方向:
  
  1)全地形车整机设计,重点研究适用于全地形移动搭载平台的高性能线控底盘构型设计方法与整车多场景测试。
  
  2)智能电控底盘系统设计理论及关键技术研究,重点研究具有各驱动轮独立可控、运动中可固定质心位置的智能化电控底盘设计方法。
  
  3) 环境感知一体化观测系统,重点研究站内车辆基于视觉技术的场景重构与环境检测,全地形车辆基于惯性技术的自主导引导航与典型地理特征检测技术。
  
  4)智能感知决策系统。重点研究针对复杂环境以及夜间光线不足的目标检测技术,基于多传感器信息融合的自主避撞导航控制。
  
  5)模块化设备搭载平台系统,重点研制具有主动隔振系统刚度、阻尼调节控制的车载移动测量方案,建立遥操作系统及模块化装载研发。
  
  三、十年之计,莫如树木;百年之计,莫如树人
  
  吉林大学吉速方程式车队是吉林大学汽车工程学院面向中国大学生方程式汽车大赛组建的大学生科技创新团队。马芳武教授一直很重视实践,多年来一直亲自指导吉林大学大学生SAE方程式车队。那么车队目前情况是如何呢?
  
  智能化、网联化与电动化是国际汽车工程科技前沿与主要趋势,现根据大赛组别,除了设有燃油车队伍之外,还设有电车、无人车等三支车队,在2018中国大学生方程式汽车大赛中,吉林大学油车、电车、无人车三支车队分别获得了全国第一名、全国第四名的优异成绩。
  
  从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标,而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言,创建团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并制造出来,是一段极具挑战、但收益颇丰的经历。
  
  中国大学生方程式汽车大赛是全国高校中影响力最大、最专业的汽车技术展示、应用平台,也是中国未来汽车行业尖端人才培养的摇篮。通过车队这个公共平台,参赛同学们能充分将所学的理论知识运用于实践中,同时,还能学习到组织管理、市场营销、物流运输、赛车运动等多方面知识,培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神,成为符合社会全方位需求的汽车人才。
  
  吉林大学吉速方程式车队坚持走技术创新路线:国内首先进行赛车整车风洞实验;第一个采用电动换挡;第一个使用ABS防抱死制动系统;第一个进行整车质心与惯量试验、悬架K&C试验;第一个采用空燃比氧传感器闭环控制;第一个采用电子水泵及电控热管理系统;第一个使用轮边散热导流装置;第一个进行中低速雨胎漫水路面实验。
  
  四、欲穷千里目,更上一层楼

  
  作为2018和2019年度FISITA领袖峰会主席,针对小编提出的:近两年FISITA将策划和组织哪些国际交流活动?明年关注的行业热点和焦点是什么?FISITA会议对中国汽车发展以及中国汽车工程师发展有哪些促进作用等问题,马芳武教授给出了如下解答:
  
  世界汽车工程师学会联合会(FISITA),是全球汽车界最具影响力的国际组织之一,被誉为世界汽车技术的最高殿堂和各国汽车工程师学会的联合国。近年在汽车行业快速发展及变革的浪潮下,FISITA在全球十分活跃,多次在欧美举行了国际汽车战略发展研讨会,例如英国伦敦的FISITA Plus,瑞士日内瓦的FISITA Summit,德国的EuroBrake等;同时,为促进汽车及相关领域的技术发展,每两年FISITA将在全球不同地区举办学术年会。
  
  2018年11月初在上海成功举办的FISITA领袖峰会,围绕智能网联汽车展开探讨,全球诸多有名的企业,如美国交通部、德国博世公司、日本丰田汽车公司等和知名高校,如吉林大学、清华大学等阐述自己的观点并通过深入的交流商讨完成智能网联汽车行业的白皮书。FISITA 领袖峰会首次进入中国,汇聚了来自全球各地的汽车领袖和顶级专家,为中外汽车行业的技术交流提供了宝贵的机会与平台,既向世界展示了中国汽车工业的创新实力,又为其发展注入了全新动力。相信中国将在世界汽车技术发展中发挥愈加重要的作用,以本次峰会的成功举办为契机,中国将引领世界汽车工业迈向更加辉煌的明天!
  
  今年我们将在日本召开FISITA领袖峰会,主要聚焦于智慧出行生态系统这一大主题。众所周知,人工智能、车路协同等技术为汽车行业带来了翻天覆地的变化,那么如何将汽车智能化、网联化、生态化结合起来共同建设人类生存的智慧环境如智慧交通智慧城市,这将成为我们下一步关注的重点,也是推进人类智慧出行发展的关键。
  
  五、不忘初心,开拓未来
  
  作为《Automotive Innovation》的执行主编,马芳武教授介绍了设立此国际期刊的初衷和未来目标,以及AUIN主要重点关注的汽车技术和领域,并展望了中国汽车技术的发展未来。
  
  中国汽车产业连续九年居世界第一,已经进入由大国到强国的发展阶段。中国汽车产业已具备一定的技术积累,涌现了大量的科技成果。中国的产品、企业和工程师也正大步走向世界。为搭建中国汽车行业的科技首发平台,向世界传播中国汽车科技创新成果,交流新理念、新技术,在中国汽车工程学会的支持下我们创建了《Automotive Innovation》国际期刊。
  
  《Automotive Innovation》以建设世界一流期刊为目标,邀请了来自全球高H因子顶级汽车专家担任编委,以SCI检索期刊的高标准确保论文水平和出版质量,并基于 Springer 平台全球发行。截至2018年底,期刊已成功出刊四期,读者已涉及 72 个国家和地区。目前已得到国际SAE和FISITA的广泛认可,并获得国内高校的高度支持并列入各大高校汽车专业首推期刊目录,吉林大学、北京理工大学等高校已将其视同 EI 检索期刊。
  
  《Automotive Innovation》在稿源收录上紧跟时代发展变革,立足传统汽车底盘性能、车辆安全、轻量化设计领域的新技术、新突破,并广泛征收新能源、自动驾驶、智能网联领域的高水平论文,努力打造全面、创新的期刊格局,共同把《Automotive Innovation》打造成世界一流的科技期刊,让世界听到我们的声音,并充分利用好这个平台,提升高校和院系本身的软实力和影响力,培养更多的汽车人才。
  
  专家简介
  
  马芳武教授,英国帝国理工大学博士,国际汽车工程师学会会士(SAE Fellow)、世界汽车工程师学会联合会(FISITA)副主席、吉林大学青岛汽车研究院执行院长、Automotive Innovation国际期刊执行主编。在欧洲、北美和中国汽车行业和高校工作30余年,在汽车性能开发、轻量化、NVH和智能化技术等领域具有丰富的国内外研发经验,主持参与多项国家级、省部级、企业重大项目,在提高汽车设计和性能的关键技术方面取得重大成就,发表多篇高水平学术专著、论文和多项汽车相关专利。
 
连接技术 新能源
 
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